[論文レビュー] Drug delivery with carbon nanotubes for in vivo cancer treatment

Zhuang Liu, Kai Chen+5 more|PubMed|Aug 14, 2008

Carbon Nanotubes in Composites参考文献 3被引用数 2,331

ひとこと要約

この論文は、Taxol と比較してマウスの腫瘍抑制を強化する paclitaxel–carbon nanotube conjugate (SWNT-PTX) の in vivo 配送を示し、循環時間を延長し、EPR による腫瘍取り込みを増加させ、胆道経路による排泄と正常臓器毒性は最小限であることを示す。

ABSTRACT

Chemically functionalized single-walled carbon nanotubes (SWNT) have shown promise in tumor-targeted accumulation in mice and exhibit biocompatibility, excretion, and little toxicity. Here, we show in vivo SWNT drug delivery for tumor suppression in mice. We conjugate paclitaxel (PTX), a widely used cancer chemotherapy drug, to branched polyethylene glycol chains on SWNTs via a cleavable ester bond to obtain a water-soluble SWNT-PTX conjugate. SWNT-PTX affords higher efficacy in suppressing tumor growth than clinical Taxol in a murine 4T1 breast cancer model, owing to prolonged blood circulation and 10-fold higher tumor PTX uptake by SWNT delivery likely through enhanced permeability and retention. Drug molecules carried into the reticuloendothelial system are released from SWNTs and excreted via biliary pathway without causing obvious toxic effects to normal organs. Thus, nanotube drug delivery is promising for high treatment efficacy and minimum side effects for future cancer therapy with low drug doses.

研究の動機と目的

• 化学的に機能化された単層カーボンナノチューブ（SWNTs）を用いてin vivo で腫瘍を標的化および抑制することを示す。
• paclitaxel を SWNTs に結合させると水溶性が向上し、効果的な腫瘍送達が可能になることを示す。
• SWNT-PTX の薬物動態、腫瘍取り込み、排泄経路、全身毒性をマウスモデルで評価する。

提案手法

• paclitaxel をSWNTs 上の分岐ポリエチレングリコール鎖に cleavable ester bond を介して結合させ SWNT-PTX を形成する。
• murine 4T1 乳がんモデルで腫瘍抑制を評価し、臨床的 Taxol と比較して有効性を比較する。
• 血中循環持続時間と腫瘍 PTX 吸収を評価して送達効率を推定し、EPR による送達を想定する。
• レトリキュオエンデオストエリウム系（reticuloendothelial system）での薬物分子の放出と胆道系による排泄を調査する。
• 生体適合性を判断するために正常臓器への潜在的な毒性を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 SWNTs は in vivo で腫瘍へ paclitaxel を効果的に送達できるか。
• RQ2 SWNT-PTX は Taxol より腫瘍取り込みと腫瘍抑制を高めるか、マウス乳がんモデルで。
• RQ3 SWNT-PTX の薬物動態特性と排泄経路は何か、正常臓器への毒性は観察されるか。

主な発見

• SWNT-PTX はマウス乳がんモデルで Taxol より腫瘍成長抑制効果が高い。
• SWNT デリバリーは血中循環を延長し、腫瘍 PTX 吸収を高め、EPR ベースの送達と一致する。
• レトリキュオエンデオストエリアル系へ搬入された薬物分子は SWNT から放出され、胆道系を介して排泄される。
• 本研究では正常臓器への明らかな毒性は観察されなかった。